沉降观测

沉降观测（精选十篇）

沉降观测 篇1

随着社会发展的不断进步, 建筑设计施工技术水平的逐渐完善与细致, 同时, 也因土地资源日渐减少与人口增长之间日益突出的矛盾, 高层及超高层建 (构) 筑物越来越多。为了保证建构筑物的正常使用寿命和建 (构) 筑物的安全性, 并为以后的勘察设计施工提供可靠的资料及相应的沉降参数, 建 (构) 筑物沉降观测的必要性和重要性愈加明显。现行规范也规定, 高层建筑物、高耸构筑物、重要古建筑物及连续生产设施基础、动力设备基础、滑坡监测等均要进行沉降观测。特别在高层建筑物施工过程中沉降观测加强过程监控, 指导合理的施工工序, 预防在施工过程中出现不均匀沉降, 及时反馈信息为勘察设计施工部门提供详尽的一手资料, 避免因沉降原因造成建筑物主体结构的破坏或产生结构使用功能的裂缝, 造成巨大的损失。根据本人在高层建筑施工过程中沉降观测的应用, 在此对高层建筑施工过程中沉降观测工作浅谈管窥之见。

1 沉降观测的基本要求

1.1 仪器设备、人员素质的要求

根据沉降观测精度要求高的特点, 为能精确地反映出建构筑物在不断加荷作下的沉降情况, 一般规定测量的误差应小于变形值的1/10——1/20, 为此要求沉降观测应使用精密水准仪 (S1或S05级) , 水准尺也应使用受环境及温差变化极小的高精度铟合金水准尺。

人员素质的要求, 必须接受专业及技能培训, 熟练掌握仪器的操作规程, 熟悉测量能针对不同工程特点、具体情况采用不同的观测及观测程序, 对实施过程中出现的观测误差正确的运用误差理论进行平差, 做到按时、快速、精确地完成每次观测任务。

1.2 观测时间要求

建构筑物的沉降观测对时间有严格的限制条件, 特别是首次观测必须按时进行, 否则沉降观测得不到原始数据, 使得整个观测得不到完整的理论依据。其他各阶段的复测, 根据工程施工荷载的进展情况必须按时进行, 不得漏测或补测。只有这样, 才能得到准确的沉降观测资料。相邻的两次时间间隔称为一个观测周期, 一般高层建筑物的沉降观测按一定的时间段为一观测周期 (如:次/20天) 或按建筑物的加荷情况每升高一层 (或数层) 为一观测周期, 无论采取何种方式都必须按施测方案中规定的观测周期准时进行。

1.3 观测点要求

为了能够反映出建构筑物的准确沉降情况, 沉降观测点要埋设在最能反映沉降特征且便于观测的位置。一般要求建筑物上设置的沉降观测点纵横向要对称且后浇带两侧要埋设观测点, 相邻点之间间距以15——30米为宜, 均匀地分布在建筑物的周围。通常情况下, 建筑物设计图纸上有专门的沉降观测点布置图。

再就是, 埋设的沉降观测点要符合各施工阶段的观测要求, 特别要考虑到装修装饰阶段因墙或柱饰面施工而破坏或掩盖住观测点, 不能连续观测而失去观测意义。

1.4 沉降观测的自始至终要遵循“五定”原则

所谓“五定”, 即通常所说的沉降观测依据的基准点、工作基点和被观测物上的沉降观测点, 点位要稳定;所用仪器、设备要稳定;观测人员要稳定;观测时的环境条件基本一致;观测路线、镜位、程序和方法要固定。以上措施在客观上尽量减少观测误差的不定性, 使所测的结果具有统一的趋向性, 保证各次复测结果与首次观测的结果可比性更一致, 使所观测的沉降量更真实。

1.5 施测要求

仪器、设备的操作方法与观测程序要熟悉、正确。在首次观测前要对所用仪器的各项指标进行检测校正, 必要时经计量单位予以鉴定。连续使用3——6个月重新对所用仪器、设备进行检校。在观测过程中, 操作人员要相互配合, 工作协调一致, 认真仔细, 做到步步有校核。

1.6 沉降观测精度的要求

根据建筑物的特性和建设、设计单位的要求选择沉降观测精度的等级。在未有特殊要求情况下, 一般性的高层建构筑物施工过程中, 采用二等水准测量的观测方法就能满足沉降观测的要求。各项观测指标要求如下:

(1) 往返较差、附和或环闭合差:△h=∑a-∑b≤l√n—, 表示测站数。 (或△h=∑a-∑b≤1.0√L—, L表示观测路线距离) ;

(2) 前后视距:≤50m;

(3) 前后视距差:≤1.0m;

(4) 前后视距累积差≤6.0m;

(5) 沉降观测点相对于后视点的高差容差:≤1.0mm;

(6) 视线高度 (下丝读数) ≥0.3m;

(7) 水准仪的精度不低于DSZ1、DS1级别

1.7 沉降观测成果整理及要求

原始数据要真实可靠, 记录计算要符合二等水准测量规范的要求, 依据正确, 严谨有序, 步步校核, 结果有效的原则进行成果整理及计算。

2 具体施测程序及步骤

2.1 建立水准控制网

根据工程的特点布局、现场的环境条件制订测量施测方案, 由建设单位提供的水准控制点 (或城市精密导线点) , 也可设置假设高程点。根据工程的测量施测方案和布网原则的要求建立水准控制网。要求:

2.1.1 一般高层建筑物周围要布置三个以上水准点, 水准点的间距不大于100米。

2.1.2 在场区内任何地方架设仪器至少后视到两个水准点, 并且场区内各水准点构成闭合图形, 以便闭合检校。

2.1.3 各水准点要设在建筑物开挖、地面沉降和震动区范围之外, 水准点的埋深要符合二等水准测量的要求 (埋设深度≥1.5米) 。

2.2 建立固定的观测路线

由场区水准控制网, 依据沉降观测点的埋设要求或图纸设计的沉降观测点布点图, 确定沉降观测点的位置。在控制点与沉降观测点之间建立固定的观测路线, 并在架设仪器站点与转点处作好标记桩, 保证各次观测均沿统一路线施测。

2.3 沉降观测

根据编制的工程施测方案及确定的观测周期, 首次观测应在观测点安稳固后及时进行。一般高层建筑物有一或数层地下结构, 首次观测应自基础开始, 在基

础的纵横轴线上 (基础局边) 按设计好的位置埋设沉降观测点 (临时的) , 等临时观测点稳固好, 进行首次观测。

首次观测的沉降观测点高程值是以后各次观测用以比较的理论值, 其精度要求非常高, 施测时一般用DSZ1、DS1级别级精密水准仪。并且要求每个观测点首次高程应在同期观测两次后决定。当基础施工完成后, 将设置在基础上的沉降观测点转移至框架柱和剪力墙上。按规定在框架柱和剪力墙上埋设永久观测点 (为便于观测可将永久观测点设于十500mm) 。并进行首次观测, 首次观测与基础沉降观测的程序一样。然后每施工一层就复测一次, 直至竣工。

2.4 将各次观测记录整理检查无误后, 进行平差计算, 求出各次每个观测点的高程值。从而确定出沉降量, 总沉降量即为每次沉降量累计总合。

2.4.1 某个观测点的每周期沉降量:△c=H h, I—H n, I-1

2.4.2 N表示某个观测点, I表示观测周期数 (I=1, 2, 3……) 且H1=H0

2.4.3 累计沉降量:△C=∑△c (n) , n表示观测点号

2.5 统计表汇总

2.5.1 根据各观测周期平差计算的沉降量, 列统计表, 进行汇总。 (以普通高层为例且高程为假定高程) 如表2-1所示

***楼沉降观测成果表

***单位 (部门)

**年**月**日

(盖章)

2.5.2 绘制各观测点的下沉曲线

首先建立下沉曲线坐标, 横坐标为时间坐标, 纵坐标上半部为荷载值, 下半部为各沉降观测周期的沉降量。将统计表中各观测点对应的观测周期所测得沉降量画于坐标中, 并将相应的荷载值也画于坐标中, 连线, 就得到对应于荷载值的沉降曲线。

2.5.3 根据沉降量统计表和沉降曲线图, 我们可以预测建筑物的沉降趋势, 将建筑物的沉降情况及时的反馈到有关主管部门, 正确地指导施工。特别座在沉陷性较大的地基上重要建筑物的不均匀沉降的观测显得更为重要。

利用沉降曲线还可计算出因地基不均匀沉降引起的建筑物倾斜度:q=│△Cm-△Cn│/Lmn, △Cm, △Cn分别为m, n点的总沉降量, Lmn为m, n点的距离。

对沉降观测的成果, 我们还可以找出同一地区类似结构形式建筑物其沉降的主要因素, 指导施工单位编好施工组织设计正确指导施工大有裨益, 同样也为勘察设计单位提供宝贵的一手资料, 设计出更完善的施工图纸。

2.6 观测中的注意事项

2.6.1 严格按测量规范的要求施测。

2.6.2 前后视观测最好用同一水平尺。

2.6.3 各次观测必须按照固定的观测路线进行。

2.6.4 观测时要避免阳光直射, 且各观测环境基本一致。

2.6.5 成像清晰、稳定时再读数。

2.6.6 随时观测, 随时检核计算, 观测时要—气阿成。

2.6.7 在雨季前后要联测, 检查水准点的标高是否有变动。

2.6.8 将各次所观测沉降情况及时反馈有关部门, 当建筑物每天 (24h) 连续沉降量超过1mm时应停止施工, 会同有关部门采取应急措施。

3 探讨的两个问题

3.1 确定建筑物沉降观测精度的合理性

由于现行规范对施工单位施工过程的沉降观测要求不明朗, 这对施工单位在建筑物沉降观测精度选择随意性较大, 但是精度的高低直接关系到沉降观测质量。对沉降观测精度选择既不能太高也不能太低, 要合理适宜, 适合工程特性的需要。既不造成无谓的浪费也要保证观测结果的准确性。这样, 本人认为一般高层及重要的建 (构) 筑物在首次观测过程中适用精密仪器的设备 (高级水准仪、铟合金尺等) 在±0.00以上部分按二等以上水准测量, 采用放大率倍数较大的S1级以上精度水准仪进行观测, 也可以测出较理想的结果。

3.2 在沉降观测过程中, 沉降量与时问关系曲线不是单边下行光滑曲线, 而是起伏状现象。这就要分析原因, 进行修正。

3.2.1第二次观测出现回升, 而以后各次观测又逐渐下降。可能是首次观测精过低, 若回升超过1mm时, 第一次观测作废, 若回升1mm内, 第二次与第一次调整标高一致。

3.2.2曲线在某点突然回升。原因:水准点或观测点被碰动所致且水准点碰动后标高低于碰前标高, 观测点碰后高于碰前。处理措施:取相邻另一观测点的相同期间沉降量作为被碰观测点之沉降量。

3.2.3曲线自某点起渐渐回升。原因:一般是后视水准基点下沉所致。措施:进行水准基点联测, 确定水准基点下沉值, 修正水准基点高程及水准基点与沉降观测点高差, 确定下沉量。

4 结语

通过沉降观测得出观测数据, 对数据进行系统的分析, 实现了实时掌握沉降速率, 动态控制填筑速率和信息化指导施工, 进而调整施工工艺和施工方法以及施工进度, 确保施工质量和安全。通过大量沉降观测的数据分析可以不断的促进施工技术水平的提高, 对地基基础的施工工艺也具有重大的指导意义。确保高层建 (构) 筑物的正常使用寿命和建 (构) 筑物的安全性。

参考文献

[1]陈翔, 高层建筑中沉降观测技术的应用[J];企业技术开发;2009年07期

[2]谢珂, 建 (构) 筑物的沉降观测[J];湖南城市学院学报 (自然科学版) ;2007年01期

[3]刁福强, 高层建筑沉降观测精度的确定与测控[J];中国建设信息;2007年11期

沉降观测报告 篇2

一.工程概况：

简述工程规模，结构形式，地基，高度，建筑面积，抗震烈度，抗震设防等级，设计的沉降观测要求，观测点建立时间，观测周期，观测等级等。二.沉降观测采用的规范及标准

1．《建筑变形测量规程》JGJ/T8－97；

2．《国家一、二等水准测量规范》GB/12897-2006；

3《建筑地基基础设计规范》（GB 50007-2002）

4．《建筑工程资料管理规程》 5《工程测量规范》GB/50026-2007 6《建筑变形测量规程》GB/8-2007

7．本工程《技术设计书》； 三.沉降观测依据及要求

依据工程设计图纸要求及沉降观测施工规范、规程做观测详细说明。四.观测目的及要求：

沉降观测的主要目的：是监测建筑物（构筑物）在施工期间以及后续各个阶段的沉降状态和工作情况，并为建设单位、设计单位和施工单位提供准确可靠的建筑物动态沉降数据，以便在发生不正常现象时，使各方能及时分析原因，采取措施，防止事故发生，确保工程质量安全。

建筑沉降观测能测定建筑及地基的沉降量、沉降差及沉降速率，并根据需要计算基础倾斜、局部倾斜等数据。

五.基准点和沉降观测点的设置

1基准点是沉降观测起始数据的基本控制点，为保证观测值的高可靠性，在施工区附近（变形区外）埋设沉降观测水准基点，所埋基准点根据《建筑变形测量规范》JGJ/T8-2007中的规定进行建立。基准点的个数，可根据工程规模的大小合理布设。本建筑共埋设4个基准点，高程系统采用假定高程BM1=？m，也可采用施工区域内国家高程系统，高程值为甲方提供绝对高程值。基准点的建立必须用高精度水准仪引测，经过闭合、平差计算而来，并定期检验基准点的稳定性。至提交报告时基准点稳定可靠，符合规范要求。

2依据《建筑变形测量规范》JGJ/T 8-2007中的规定，沉降观测点的布置以能全面反映建筑物地基变形特征并结合地质情况及建筑物结构特点进行，变形观测点均设在建筑主要受力位置。点位设置的高度应有利于观测，且不影响施工的原则，并有利于长期保存。变形观测点均设在建筑主要受力点上。每个建筑物或构筑物在施工平面图上，都合理设置沉降观测点的位置和个数，并设计出沉降观测点的详图和做法、使用材料等。各观测点位置详见观测点平面图。沉降观测资料必须附沉降观测点平面布置图。六.沉降观测

1仪器与观测： 观测仪器精度是满足沉降观测成果的重要条件，为了保证沉降观测成果，必须使用符合精度要求的仪器。本次观测采用DSZ2精密自动安平水准仪、FS1光学平板测微器、N3铟刚水准标尺，精度要求可以达到0.1mm/km。现场采用闭合水准路线，等精度观测，最大限度减少误差。建议使用以下高精度水准仪：

A科力达DL07 电子水准仪及其配套的铟瓦条形码标尺

B天宝DINI03电子水准仪，配合2M条码水准尺，按几何法观测

C日本拓普康AT-G2型自动安平水准仪和测微仪,同时水准测量专用的精密铟钢尺

D DS3型水准仪及2 钢尺

C 苏州一光DS2动安平水准仪和测微仪配合2M精密铟钢尺

2观测级别及精度根据中华人民共和国行业标准《建筑变形测量规范》 JGJ8-2007第3.0.4条及表3.0.4规定，当地基基础设计等级为乙级时，对应的变形测量级别为二级，观测精度指标即测站高差中误差为±0.50mm,并以其二倍中误差作为极限误差.3观测方法及精度分析: 在该测量工作中我们采用固定仪器、固定人员、定水准点、定观测日期、定观测方法、定观测线路等措施的观测方法，选用天宝DINI03电子水准仪，配合2M条码水准尺，按几何法观测。基点与工作点按观测周期进行检验。观测点采用单程双测站的观测方法。观测精度按《工程测量规范》GB50026-2007和《建筑变形测量规范》JGJ/T 8-2007要求进行。

按照《国 家一、二 等 水 准 测 量 规 范》GB/12897-2006中二等变形观测（国家一等精密水准测量）的技术要求施测，观测时读数取至0.01mm根据《建 筑 地 基 基 础 设 计 规 范》GB 50007-2002）建筑物的地基变形允许值，若Hg≤24m时，建筑物整体倾斜不大于0.004Hg，若24m＜Hg≤60m时，建筑物整体倾斜不大于0.003Hg，其中Hg为室外地面起算的建筑物高度（m）。

根据《国家一、二等水准测量规范》GB/12897-2006；的有关规定，二等沉降观测的技术要求：基准点往返观测校差、附合或环线合差≤±0.3nmm，观测点测站高差中误差≤0.5mm，每站高差中误差≤0.15mm，检测已测高差较差≤0.4√nmm，前后视距累计差≤3m。观测时间，根据现场施工情况，在第一层结构施工完成后设置观测点。建立第一次观测，施工中建筑物每增加1层观测一次，或增加一次静荷载观测一次。依照设计图纸观测要求进行观测。七.沉降观测数据分析 整理沉降观测成果表 各观测点数据分析，最大沉降量，最小沉降量，最终沉降总量进行比较，汇总绘制《沉降观测成果数据表》 时间-荷载-沉降关系分析

随着时间的推移，楼层（荷载）的增加和沉降量的增加为对应发展关系，说明沉降量比较均匀，同时，在观测过程中没有出现反常现象（即大的波动和反复），从沉降曲线的沉降趋势来看，XXXX年X月X日以后所有沉降曲线开始逐渐趋缓，表明建筑物在XXXX年X月XX日以后开始逐步进入稳定沉降阶段。详见附录3(P-T-S曲线图)。八.沉降数据评价

根据沉降数据分析表明,该建筑物沉降总体均匀，未发生明显的差异沉降。最终百日降速率为0.004 mm/d,《建筑变形测量规范》JGJ8-2007第5.5.5项第四条规定：“当最后100d的沉降速率小于0.01～0.04mm/d，可认为已进入稳定阶段，具体取值宜根据各地区地基土的压缩性能确定”，根据本工程基础情况，取最后100天的沉降速率小于0.03mm/d作为进入稳定阶段的标准，即当最后100天的沉降速率小于0.03mm／d时才能停止观测工作。同时倾斜度也符合《建筑地基基础设计规范》GB5007-2002表5.3.4 规定的控制值3‰，满足设计要求。综合判定本栋建筑物已经进入稳定沉降阶段，按照规范规定可以停止沉降观测工作。九.结论与建议 1结论：

建筑物最大沉降量为X.XXXmm，最小沉降量为X.XXXmm，最大沉降速度X.XXXmm/d，累计沉降量为X.XXXmm,累计沉降速度为X.XXX/d,最大平均沉降速度为X.XXXmm/d.该建筑施工阶段沉降均匀。

2建议：

建筑物在投入使用后，按规范应继续进行沉JIA降观测。

附表和图

沉降观测成果表；参见资料软件沉降观测记录 表10-2沉降曲线图； 图10-3观测点平面布置图

表10-2沉降曲线图；

沉降量曲线

0.00

-0.20

-0.40

-0.60

-0.80

-1.00

-1.20

-1.40 沉降量(mm)

时间(天)

点号

通过对

*********** 楼施工阶段和封顶后的沉降观测统计结果得出：

构筑物沉降观测技术 篇3

一、设计及选材

（一）仪器设备的要求

根据沉降观测精度要求高的特点，为能精确地反映出构筑物在不断加荷作下的沉降情况，一般规定测量的误差应小于变形值的1/10～1/20，為此要求沉降观测应使用精密水准仪（S1或S05级），塔尺尽量使用第一段标尺。

（二）人员素质的要求

观测人员必须接受专业学习及技能培训，熟练掌握仪器的操作规程，对实施过程中出现的问题能够会分析原因并正确的运用误差理论进行平差计算。

（三）观测时间的要求

构筑物的沉降观测对时间有严格的限制条件，特别是首次观测必须按时进行，否则沉降观测得不到原始数据，而使整个观测过程失去意义。

（四）观测点的要求

构筑物的沉降情况，沉降观测点要埋设在最能反映沉降特征且便于观测的位置。一般要求构筑物上设置的沉降观测点纵横向要对称，且相邻点之间以45度（或30度）角为宜，均匀地分布在构筑物的周围。通常情况下，构筑物设计图纸上有专门的沉降观测点布置图。

（五）遵循“五定”原则

沉降观测的自始至终要遵循“五定”的原则，即通常所说的沉降观测依据的基准点、工作基点和被观测物上的沉降观测点，点位要稳定：所用仪器、设备要稳定；观测人员要稳定；观测时的环境条件基本一致；观测路线、镜位、程序和方法要固定。以上措施在客观上尽量减少观测误差的不定性，使所测的结果具有统一的趋向性，保证各次复测结果与首次观测的结果可比性更一致，使所观测的沉降量更真实。

（六）沉降观测精度的要求

根据筑物的特性和建设、设计单位的要求选择沉降观测精度的等级。在没有特殊要求情况下，一般采用二等水准测量的观测方法就能满足沉降观测的要求。

二、具体施测程序及步骤

（一）建立水准控制网

根据工程的特点布局、现场的环境条件制订测量施测方案，由建设单位提供的水准控制点根据工程的测量施测方案和布网原则的要求建立水准控制网。

（1）一般高层构筑物周围要对称布置四个以上水准点，水准点的间距不大于30m。

（2）在场区内任何地方架设仪器至少后视到两个水准点，并且场区内各水准点构成闭合图形，以便闭合检校。

（3）各水准点要设在构筑物开挖、地面沉降和震动区范围之外。

（二）建立固定的观测路线

由场区水准控制网，依据沉降观测点的埋设要求或图纸设计的沉降观测点布点图，确定沉降观测点的位置。

（三） 沉降观测

首次观测应在观测点安稳固后及时进行。首次观测自基础开始，在基础的纵横轴线上（基础周边）按设计好的位置埋设沉降观测点（临时的），等临时观测点稳固好，进行首次观测。首次观测的沉降观测点高程值是以后各次观测用以比较的基础，其精度要求非常高，施测时一般用N2或N3级精密水准仪。并且要求每个观测点首次高程应在同期观测两次后决定，为便于观测，可将永久观测点设于？00mm。然后每施工一模就复测一次，直至竣工。

（四）计算

将各次观测记录整理检查无误后，进行平差计算，求出各次每个观测点的高程值。从而确定出沉降量。

某个观测点n的每周期沉降量：△cn=Hn，（H表示每周期沉降量，n为某一个观测点号）。

Hn-1表示n观测点第1周期沉降量（I=1，2，3 ……表示观测周期数）。

H1=H0（H0为参照基准点，H1为首次观测点的沉降量）。

则n观测点累计沉降量为：△Cn=∑△cn-lo。

（五）统计表汇总

（1）根据各观测周期平差计算的沉降量，列统计表，进行汇总。

（2）绘制各观测点的下沉曲线。首先建立下沉曲线坐标，横坐标为时间，纵坐标上半部为荷载值，下半部为各沉降观测周期的沉降量。将统计表中各观测点对应的观测周期所测得沉降量画于坐标中，并将相应的荷载值也画于坐标中，连线，就得到对应于荷载值的沉降曲线。

（3）根据沉降量统计表和沉降曲线图，我们可以预测构筑物的沉降趋势，正确地指导施工。通过对沉降观测的成果分析，我们还可以找出同一地区类似结构形式构筑物沉降的主要影响因素，为编好施工组织设计大有裨益，同样也为勘察设计单位提供宝贵的一手资料，设计出更完善的工程项目。

（六）观测中的注意事项

（1）严格按测量规范的要求施测。（2）前后视观测用同一水平尺。（3）各次观测必须按照固定的观测路线进行。（4）观测时要避免阳光直射，且各观测环境基本一致。（5）成像清晰、稳定时再读数。（6）随时观测，随时检核计算，观测时要一气呵成。（7）在雨季前后要联测，检查水准点的标高是否有变动。（8）将各次所观测沉降情况及时反馈有关部门，当构筑物一天（24h）连续沉降量超过1mm时应停止施工，会同有关部门采取应急措施。

三、探讨的两个问题

（一）确定构筑物沉降观测精度的合理性

由于现行规范对施工单位施工过程的沉降观测要求不明确，使得施工单位构筑物沉降观测精度选择上随意性较大，但是精度的高低直接影响沉降观测成果。对沉降观测精度选择既不能太高也不能太低，要合理适宜，适合工程特性的需要。既不造成无谓的浪费也要保证观测结果的准确性。这样，本人认为一般高层及重要的建（构）筑物在首次观测过程中适用精密仪器的设备（高级水准仪、合金尺等）在？.00以上部分按二等以上水准测量方法，采用放大率倍数较大的S2或S3水准仪进行观测，这样可以测出较理想的结果。

（二）曲线修正

在沉降观测过程中，沉降量与时问关系曲线不是单边下行光滑曲线，往往呈现起伏状。这就分析原因，进行修正。

（1）第二次观测出现回升，而以后各次观测又逐渐下降。可能是首次观测精过低，若回升超过5mm时，第一次观测作废，若回升5mm内，第二次与第一次调整标高一致。

（2）曲线在某点突然回升。原因：水准点或观测点被触动所致，且水准点被触动后标高低于触前标高，或观测点触后高于触前。处理措施：取相邻另一观测点的相同期间沉降量作为被触动观测点之沉降量。

沉降观测技术的应用 篇4

致使建筑物产生变形的原因很多, 归纳起来主要有两个方面:一是自然条件变化。例如建筑物的基础地质构造不均匀, 有的稳定有的不稳定, 就会引起建筑物的不均匀沉降, 从而使其发生倾斜。另外, 受温度和地下水的影响也会使建筑物产生变形。地下水位的季节性和周期性的变化, 以及降水, 将引起建筑物呈规律性的变化等。二是与建筑物本身相关的一些原因。主要包括建筑物本身荷重、结构等。此外, 由于勘测、设计、施工、使用不合理也会引起建筑物产生额外的变形。当然上述引起变形的各种原因, 又常常是互相联系、共同作用的。

变形观测的任务是利用精密水准仪或者专用仪器, 对埋设在施工现场或者建筑物特征点部位的变形观测点, 及在沉陷影响的范围外埋设的水准基点, 进行重复观测, 求得观测点在两个观测周期的变化, 并通过对历次观测结果进行比较和分析, 了解变形随时间变化的情况。利用观测变形中取得的第一手资料, 当发现有不正常现象应及时报告现场负责人, 分析原因并采取加固措施, 以防止事故发生。

建筑物变形观测的内容和方法较多。为获取建筑物的静态变形, 通常运用的观测方法有: (1) 沉降观测; (2) 倾斜观测; (3) 位移观测; (4) 裂缝观测以及地面主体摄影等。沉降观测法是建筑物施工、使用中监测建筑物变形的重要手段之一, 因此被广泛应用。沉降观测对建筑物施工、使用有着非常重要的作用, 绝不可忽视。举世闻名的比萨斜塔之所以数百年斜而不倒, 与沉降观测技术的成功应用是分不开的。今年发生在我国上海的13层楼房整体坍塌事故、成都校园春天楼房倾斜等案例, 则与没有采取静态变形观测不无关系。因此, 建筑施工单位必须对沉降观测予以高度的重视。

现就沉降观测中的点滴体会, 与同行交流。

我们的沉降观测任务是某施工现场, 该建筑为20层楼房, 基坑挖深9m, 同时现场西侧有百货大楼4层, 仅距现场8m, 以及周围其他高层住宅, 其基础是在清除原有地下防空洞后形成的, 基础欠佳。为防止开挖地基及降水过程中坍塌, 进而进行沉降观测。

一、沉降观测的具体做法

1. 严格按照工程测量规范及建筑行业规范要求, 敷设水准基点。

水准基点选择在沉降区外300m处, 组成等距的三点, 按II等水准要求观测计算。三个水准基点中设置一固定点, 以便随时检查三点高差变化情况, 确保水准基点准确无误;同时, 工作基点选择在距基坑30m～50m的地方N个, 以方便观测, 便于检查;观测点选择在现场周围建筑物四角及沉降特征点部位, 标志为钢筋位。经过严格检查, 水准基点、工作基点沉降观测点均满足规范要求。对观测点进行反复三次测量, 取得了可靠的观测点初始值。

2. 从开挖基坑开始每天观测一次, 建筑到±0后每二层观测一次。

参加人员、仪器、标尺、路线固定, 检查水准基点、工作基点、观测点固定, 确保按程序作业。

3. 沉降观测是利用水准仪实现的, 但它又不同于一般水准测量, 有其特殊性。

所以使用的仪器必须经过专业计量单位鉴定合格后方可使用, 除观测员与立尺员密切配合外, 还得强调仪器与标尺在20m～40m为宜, 最好仪器设置固定位置, 前后视距差<0.5m, 累计差<2m, 视线高大于0.5m。确保观测精度, 取得可靠观测值。

二、沉降观测取得的良好效果

观测5天后发现基坑西侧百货大楼观测点均匀累计沉降12mm, 向现场负责人提出异常情况报告, 经过现场分析研究, 认为可能是挖掘机械震动及急骤降水引起的, 决定再观测几天看看情况。然后又观测3天, 发现继续沉降, 累计沉降量达到25mm, 马上向现场负责人紧急报告。经过现场负责人及工程监理共同分析研究, 认为现场西边缘地下土质较软, 加之距百货大楼仅8m, 主体基础差, 该单体向基坑方向挤压。决定采取以下措施:对基坑西边缘用碎石加固, 同时对基坑西边缘用毛杆进行加固。又经过10多天的沉降观测, 西边缘基本稳定, 在已沉降的25mm以内, 再没有继续沉降。

通过沉降观测取得可靠数据, 并及时向现场负责人报告沉降累计结果, 引起现场负责人重视, 及时分析研究, 找出问题根源, 采取加固措施, 避免了事故的发生, 保证了施工的正常进行。

三、几点体会

1. 在高层建筑物特别是带地下室深基坑施工

中, 应制定强制规范, 对周边高层建筑物采取沉降观测。利用沉降观测加强过程监控, 指导合理的施工工序, 预防在施工过程中出现不均匀沉降, 及时反馈信息, 为勘察设计施工部门提供详尽的一手资料, 避免因沉降原因造成建筑物主体结构的破坏或产生影响结构使用功能的裂缝, 造成巨大的经济损失。

2. 要高度重视地质勘测报告的真实性。

进行沉降观测的目的是解决建筑物地基不均匀沉降问题。解决不均匀沉降问题是个系统工程, 首先要从施工前的地质勘测着手。地质钻探报告真实性如何, 对多层住宅的沉降量大小影响很大。工程地质报告要正确反映土层性质、地下水和土工试验情况, 并结合设计要求, 对地基做出评价, 对设计和施工提出建议。如果地质报告不真实, 就会导致设计人员分析、判断的错误。如果在地质钻探中有的孔位深度不到位, 或抄袭相邻孔位数据, 甚至出具假报告, 误导基础设计, 会给建设单位造成重大经济损失。因此, 要高度重视地质勘测报告的真实性。

3. 要确定建筑物沉降观测精度的合理性。

沉降观测方案 篇5

一、工程概况

7楼建筑面积 21585.54 O(不含地下室),建筑基地面积 798.75 O。8楼建筑面积 10792.77 O(不含地下室)，建筑基地面积 399.360 O。本工程为地下二层，地上二十七层，地下室层高为 3.2m，夹层层高为 2.58m，地上一-二十七层层高分为 2.9 m。主体结构形式为现浇剪力墙结构;建筑结构安全等级均为二级，建筑抗震设防类别为丙类地基基础设计等级为甲级、抗震设防烈度为 7度。±0.000 相当于绝对标高 104.350m，室内外高差 0.4m。

二、施测的目的、任务及观测点的布置

2.1工程建筑物从施工开始到竣工，以及建成入住后很长一段时间，沉降变形是不可避免的。如果变形在一定的限度之内属正常现象，但超过某一限度，就会危及建筑物和人员的安全，因此，在建筑物的施工和运营期间，都必须对建筑物进行安全监测，以便及时掌握变形情况，发现问题，采取措施，保证建筑物从施工开始到运营期间均安全有效。

2.2沉降观测依据以下原则布设：

(1)参照设计图;

(2)建筑物的四角及大转角处;

(3)高低层建筑物、纵横墙的交接处两侧;

(4) 建筑物沉降缝两侧、基础埋深相差悬殊处。

根据以上原则并结合本工程特点，7楼 8 个，8楼 6 个，共预计布置 14个沉降观测点，具体点位详见沉降观测点平面布置图。

三、变形观测工作中执行的.技术标准

《工程测量规范》(GB50026-);

《国家一、二等水准测量规范》(GB12987-)

《建筑地基基础设计规范》(GB50007-)

《测绘产品检查验收规定》(CH1002-95)

《建筑变形测量规范》(JGJ8-2007)

四、测量的内容、方法和精度要求

4.1 水准基准点和工作基点的布设和测定

基准点是沉降观测的基本控制，拟在场地外适当位置设置 3 个水准基准点，并准确测定其高程。为保证准确无误，将分时间段、往返观测，往返观测之差满足：M△≤±0.3mm。工作基点用作直接测定观测点的起始点或终点，选择适当位置布置工作基点，与基准点一起布设成水准环线，按要求进行联测。

4.2沉降观测点的布设和观测

在建筑物施工过程中由施工单位埋设沉降观测标志点，标志的埋设位置应避开如雨水管、窗台线、暖气片、暖水、电器开关等有碍设标和观测的障碍物，埋设于±0.00 以上约 0.2M 的位置。本次预计共布设 14个，详见由沉降观测平面布置图)。

沉降观测点与工作基点、基准点构成沉降监测网，按二等水准测量的要求进行主要技术要求如下：

各等级水准测量精度要求(mm)

水准测量等 级

每千米水准测量偶然

中误差M△

每千米水准测量全中误差MW

限 差

检测已测段高差之差

往返测不符值

附合路线或环线闭合差

左右路线高差不符值

二等水准 ≤1.0 ≤2.0 L6 L4 L4 ――

三等水准 ≤3.0 ≤6.0 L20 L12 L12 L8

各次沉降观测是整个工作的主体，建筑物施工到各个时期的沉降变形量就在这一环节反映出来，为保证测量的准确性，观测之前对所使用仪器按规范要求进行检验校正，观测按照采用相同的观测路线、使用同一仪器和水准尺、固定观测人员、在基本相同的环境和条件下工作的要求进行观测，精度严格执行规范要求

五、沉降观测的周期

5.1 建筑物施工阶段的观测

在建筑物一层浇注完后，埋设好沉降观测标，进行初次观测。之后每增加一层荷载观测一次直至主体封顶，填充墙完成后观测一次。

5.2 建筑物使用阶段的观测

建筑物竣工后第一年观测 3~4 次，第二年观测 2~3 次，第三年4后每年观测一次，直至建筑物沉降稳定。当建筑物出现下沉、上浮，不均匀沉降比较严重，或裂缝发展迅速，应每日或数日连续观测。

5.3 建筑物沉降稳定标准

地基变形沉降的稳定标准应由沉降量~时间关系曲线判定。《建筑变形测量规范》(JGJ8-2007)中指出，一般工程若沉降速率小于0.01~0.04mm/d，可认定建筑物已经进入稳定阶段，具体取值宜根据各地区地基土的压缩性确定。本工程取值 0.04mm/d。

六、使用的仪器和人员组成

6.1 使用的仪器沉降观测仪器采用二级精度的水准仪，观测应在成像清晰、稳定时进行。仪器前、后视距不超过 50m,且应尽可能相等。前、后视观测必须采用同一根水准尺。前视各点观测完毕以后，应回视后视点，最后应闭合于水准点上(闭合差不大于±1.0×nmm，n为测站数，超过时必须重新测量)。

6.2 人员组成

成立沉降观测组，成员包括工程负责人 1人，观测人员 3人。

七、作业中应注意的事项：

1、观测应在成像清晰、稳定时进行。

2、丈量或用视距法测量，视距一般不应超过 50米，前后视距应尽可能相等。

3、前、后视观测用同一根水准尺。

4、前视各观测完毕以后，应回视后视点，最后应闭合于水准点上。

5、观测时，仪器应避免安置在有空压机、搅拌机、卷扬机、起重机等振动影响的范围内;

6、每次观测应记载施工进度、荷载量变动、建筑倾斜裂缝等各种影响沉降变化和异常的情况。

八、沉降观测中遇到的问题及处理

1、观测曲线上升至第三次后，又逐渐下降，一般是由于初测精度不高引起的误差，应将第一次观测成果作废，采用第二次初测成果。

2、曲线在中间某点回升，多是因为水准点或观测点被碰动所至，水准点或观测点被碰撞，其外形必有损伤，比较容易发现，如水准点被碰，可改用其他水准点继续观测，如观测点被碰，则需另行埋设新点。

3、曲线自某点起渐渐回升，是由于水准点下沉所至，所以在埋设水准点时应保证点位的稳定。

九、观测成果整理

1、每次观测结束后，要检查记录计算是否正确，精度是否符合要求，并进行误差分配，然后将观测高程列入沉降观测成果表中，计算相邻两次观测之间的沉降量，并注明观测日期和荷重情况。为了更清楚地表示沉降、时间、荷重之间的相互关系，还要画出每一观测点的时间与沉降量的关系曲线及时间与荷重的关系曲线。

2、沉降观测精度要求：

(1)高层钢筋砼框架结构及地基土质不均匀的重要建筑物，沉降观测点相对于后视点高差测定的差为±1L(即仪器在每一侧站观测完前视各点以后，再回视后视点，两次读数之差不得超过 1 L。

(2)测量闭合差不得超过±1.0×nmm，n 为测站数。

十、安全环保要求

1、进入施工现场必须佩戴安全帽。

京元大厦基坑沉降观测方法 篇6

[关键词]变形观测；数据采集；数据分析

[中图分类号]C37 [文献标识码]A [文章编号]1672-5158（2013）06-0249-01

一、工程简介

1.1 工程概况

本工程为京元大厦办公楼沉降观测，由于该工程位于市中心位置，应慎重考虑点的布设，决定设四个基准点。沉降观测分为水平沉降观测和竖直沉降观测，将分别对其进行观测和控制。

京元大厦施工基坑东半部分已基本挖到位，北部已挖至负九米处，西部挖至负三米至负六米处。基坑地平面东侧为一栋五层楼房，北侧为一栋五层楼房，两栋楼房距离基坑边线只有一米多。

1.2 作业依据

①中华人民共和国行业标准《建筑变形测量规程》（JGJ 8-97）；

②中华人民共和国行业标准《工程测量规范》（GB50026-93）；

③《国家一、二等水准测量规范》（GB90204-92）

1.3 测量技术方案

1.3.1 监控网（基准网）的布设

监控网拟布设成由4个基准点组成的一个环形的二等水准网，编号为BM1～BM4高程测量采用独立假设高程系统。

1.3.2 沉降观测点的布设

在各建筑物能反映变形特征的墙（柱子）上，如建筑物的四角、中点、沉降缝两侧，沿外墙每隔20米左右墙柱等处，房屋室外地坪±0.00以上布设观测点，沉降观测点采用墙柱式水准标石，观测点编号采用顺序编号法。

1.3.3 监控网及观测点的观测

1 水准点的引测

2 监控网的观测

3 观测点的观测

1.3.4 沉降观测精度的确定

沉降观测的精度要求，取决于沉降观测的目的。众所周知，沉降观测的目的，一方面通过观测资料的积累研究和改进地基设计，另一方面是通过对观测资料的综合分析判断沉降性质、建筑物是否有差异沉降，以监测建筑的安全。我们观测的目的主要是后者，而广大设计、施工人员最关心的也是建筑物的安全。为此，沉降观测精度的确定应以差异沉降量的最大误差来考虑。

1.3.5 水准测量的布设形式

本次水准测量采用闭合水准路线形式。

1.3.6 观测次数的确定

1 监控网观测次数的确定

2 观测点观测次数的确定

1.4 水准测量的检核

为了保证水准测量成果的正确可靠，必须进行检核。检核的方法主要有以下几种

1.4.1 计算检核

在每一测段结束后或手簿每一页之末，必须进行计算检核。两点的高差等于连续各段高差的代数和，也等于后视读数之和减去前视读数之和。如不相等，则计算中必有错误，应进行检查。但这种检核只能检核计算工作有无错误，并不能检查出测量过程中如观测和记录等环节所发生的错误。

1.4.2 测站检核

为防止在一个测站上发生错误而导致所测的高差不正确，可在每个测站上对测站结果进行检核，通常采用以下两种方法：

①变动仪器高法式在同一个测站上用两次不同的仪器高度，测得两次高差以上相互比较进行检核。即测得第一次高差后，改变仪器的高度（一般应大于10cm）重新安置，再测一次高差。两次所得高差之差不超过容许值（例如图根水准测量容许值为±6mm），则认为符合要求，并取其平均值作为最后结果，否则必须重测。

②双面尺法事指仪器的高度不变，而立在前视点和后视点的水准尺分别用黑面和红面各进行一次读数，测得两次高差，相互比较进行检核。若同一水准尺红面与黑面读数（加常数后）之差，以及两红面尺高差与黑面尺高差之差，均在容许值范围内，则取其平均值作为该测站观测高差。否则，需要检查原因，重新观测。

1.4.3 成果检核

测站检核只能检核一个测站的观测数据是否存在错误或误差超限，但有些误差，例如在转点时转点的位置被移动，测站检核是查不出来的。此外，由于温度、风力、大气折光等外界条件引起的误差，尺子倾斜和估读的误差，以及水准仪本身的误差等，虽然在一个测站上反映不很明显，但随着测站数的增多使误差积累，有可能使高差总和的误差积累过大而超过规定的限值。因此，还必须进行整个水准路线的成果检核，以保证测量资料满足使用要求。

1.4.4 内业观测成果的计算与分析

核对和复查外业观测成果与起算数据；验算各项限差，在确认全部符合“规定”要求时方可进行计算。观测值中的超限误差，除在观测过程中严格作业、认真检核随时予以排除外，在变形分析中通过检验将判定含有粗差的观测值予以剔除。各期的平差计算采用统一的起算数据。平差计算采用计算机条件法严密平差；内业计算观测成果计算和分析中的数字取位符合下列要求：沉降值精确到0.01mm，高程精确到0.01mm。

1.4.5 技术要求

沉降观测点在建筑物施工过程中由我方埋设好统一制做的沉降观测标志点，标志的埋设位置应避开如雨水管、窗台线、暖气片、暧水管、电气开关等有碍设标与观测的障碍物，埋设于±0.0（如±0.0与室外地平不一致，则按室外地平）以上约0.2m的位置。本次共布设10个沉降观测点。沉降观测点与工作基点、基准点构成沉降监测网，按二等水准测量的要求进行精确测量。

二、平面位移观测

2.1 观测点的布设

在基坑四周边沿处做A、B、C、D、P、E、F、G、H、I、J、K、L，M、N、O共计十六个观测点。

东侧护坡壁上从F点垂直向下四米在护坡桩上打一钢钉编号为F'；从F'再向下四点五米处打一钢钉编号为F''。东侧护坡壁上G和H两点如F点一样实施。

2.2 观测方法

在基坑上口西北处做JZ2为基准点，在JZ2点架设拓普康全站仪，以远方的高楼上的避雷针或者旗杆为零方向，分别测量A、B、C、D的角度和JZ2点至A、B、C、D各点的平距，用三角函数计算出各点至测站和零方向的垂距。再分别测量B'、C'、D'和B''、C''、D''的角度，算出平距。

在基坑上口西南处做JZ3为基准点，在JZ3点架设拓普康全站仪，以远方的高楼上的避雷针或旗杆为零方向，分别测量J、K、L的角度和平距，用三角函数计算出各点至测站和零方向的垂距。再分别测量J'、K'、L'的角度，算出平距。

在基坑对面的高楼内七层楼梯间靠窗户的地面上做JZ4基准点，架设拓普康全站仪，以远方的高楼上的天线竖线为零方向，分别测量M、N、O三点的角度和平距，用三角函数计算出各点至测站和零方向的垂距，在分别测量M'、M''、N'、N''、O'、O''各点的角度，计算出各点至测站和零方向的垂距。再分别测量E、F、G、H、I五个点的角度和平距，测量F'、F''、G'、G''、H'、H''的角度，用三角函数计算出各点至测站和零方向的垂距。本次观测计算基本完成。第二次观测计算的数据减去第一次观测计算的数据，就是本期的位移量。

2.3 观测成果

从初次观测直至基坑内建筑物出地平面结束，各个观测点的累计位移量向甲方和监理提交报告书和时间、位移量曲线图。如果期间有比较大的位移情况及时向甲方和监理书面报告，以免造成不必要的损失。

参考文献

[1]张正禄，工程测量学[M]，武汉：武汉大学出版社，2002

[2]《建筑变形测量规程》（JGJ 8-2007）

焦港船闸沉降观测浅析 篇7

关键词：船闸,沉降,观测,浅析

1 工程概况

焦港船闸位于连申线 (江苏省连云港市至上海市) 如皋市境内, 是规划长三角地区高等级航道网“二纵六横”的长江北端入江口门船闸, 航道规划等级为三级, 主体结构水工建筑物闸首、闸室为Ⅱ级, 船闸基本尺度为23×230×4 (m) (口门宽×闸室×槛上最小水深) 。船闸主体工程设计预留沉降为:闸室边、中底板预留沉降分别为2.0cm、1.0cm;上、下闸首中底板预留沉降2.0cm;上、下闸首边底板预留沉降3.5cm。

2 沉降观测目的和内容

沉降观测目的:通过沉降观测监测建筑物的沉降变位情况, 为今后的船闸底板内力计算提供数据, 以便于及时发现异常情况, 采取措施, 保证建造物的安全运行。焦港船闸工程采用预留施工宽缝, 将整块底板分成三块, 待两侧边墩浇筑完成、回填土达到设计高程、地基沉降稳定后, 再进行封铰, 可有效地减小底板的内力或厚度;并能减少闸塘开挖后对地基的卸载及底板、闸墙边墩浇筑过程中因加载而产生的地基升降变化。通过定期沉降观测, 掌握地基固结过程, 来确定预留施工宽缝对内力的影响, 同时为确定封铰时机和地下水位控制、加载速率提供依据。沉降观测的主要内容:通过布设控制网, 按相关精度要求, 根据施工分级加载实况, 定期定点对坞室结构底板封铰前后每块底板和每节闸室墙在建设过程中的沉降情况进行观测, 直至工程竣工验收, 移交使用单位。

3 沉降观测方案

3.1 精度指标与观测仪器的选择。

设计要求上、下闸首及闸室坞式段施工宽缝封铰, 必须满足边墩的沉降速率 (连续10天) 每昼夜小于0.1mm。实际测量以10天为一个观测周期, 如果结果都不超过1mm, 则认为满足设计要求。根据设计和现行国家《工程测量规范》、《建筑物变形测量规程》及交通部《水运工程测量规范》中对沉降观测的各项规定, 结合焦港船闸工程具体的特点, 我们选择变形测量的二级标准作为本项沉降观测工作的精度指标 (见表1) 。

表1水运工程测量规范 (JTJ203-2001) :

3.2 观测路线的布设。

3.2.1水准基点、工作基点的设置。水准基点由设计部门提供的I34 (3.2740m) 、I35 (3.9230m) 组成, 两点位于施工区域较远地方, 点位稳定可靠, 该两点高程数据经多次联测检核, 高差误差均小于1.0mm。为了便于观测, 我们利用I34、I35水准点在上闸首附近稳

3.4 观测周期。船闸底板为分段施工, 为及时掌握加载后的

初始观测值, 在每节$%&' () 0123456Ã底板浇筑混凝土终凝$%&9@) 0123456Ã后, 即开始初始观测, Á

因此不同底板上沉降观测点的初始观测日期是不一样的。对于建筑物变形观测周期, 有关测量规范、规程都没作统一规定, 我们借鉴其他船闸观测经验, 结合本工程闸室墙采用龙门架支撑大模板一次到顶浇筑砼的施工方案, 分析基础加载的情况,

制定如下观测周期:施工初期20天, 封铰前期至封铰期间10天, 封铰后至观测点移测到闸室墙顶部30天。船闸主体建筑物施工期间, 如遇到特殊情况 (回填土与地下水位发生较大变化, 底板或墙体产生裂缝, 沉降缝两侧出现较大不均匀沉降等) , 应立即进行逐日或几天一次的连续观测, 及时提供观测数据, 确保建筑物安全。

4 沉降观测成果整理分析

从2008年5月至2009年12月, 共完成40次沉降观测 (2009年12月31日以后移测到闸室墙顶部观测直至2010年12月份交工) 。外业结束后及时进行内业数据整理和分析。

4.1 沉降钉布置图。画出沉降点布置示意图如图1所示, 并标出坐标。图1中9#、10#、11#、12#点为闸室墙沉降观测点。

4.2 沉降观测记录表。根据外业高程测量数据填入沉降观测记录表, 以保证沉降观测数据的真实性、连续性、可追溯性。

4.3 沉降观测曲线图。根据底板加载情况, 以时间 (天) 为横轴, 荷载

定地区加密了JG3点 (3.0740m) , BM1 (3.4870m) 作为工作基点。从I34、 (吨) 与沉降量 (mm) 为纵轴绘制沉降观测曲线图, 荷载在横轴上方, 沉降

JG3、I35、BM1形成闭合环进行联测, 其成果偏差均不超过1mm。3.2.2观测点的布设。船闸主体建筑物的沉降观测点设置如下: (1) 闸首在边墩及顶面四个角点和中底板的四个角点设置沉降观测钉; (2) 闸室在中、边底板四个角点各设置沉降观测钉; (3) 闸室墙每段各设置沉降观测钉4个。沉降钉焊接于面层主筋上, 顶端突出混凝土表面1.5~2cm, 确保混凝土浇筑完成后观测点的稳固;将设置的观测点在实地用红油漆明确标记, 并绘制观测点位分布平面图。整个观测线路, 由BM1、JG3和各个观测点构成闭合环。不在线路上的观测点, 由其邻近的观测点固定观测。

3.3观测方法及注意事项。本次沉降观测采用S1级精密水准仪, 配合铟钢水准尺进行精密水准测量, 观测过程中, 各项偏差控制及内业数据处理按照国家《建筑物变形测量规程》中各项规定执行。进行沉降观测过程中, 须注意的几个问题:3.3.1每次观测应遵守“四固定”原则, 即:观测所用仪器及水准标尺固定;观测人员固定;观测路线固定;观测环境和条件基本相同。3.3.2水准仪i角是一个变化值, 每次作业前, 对i角进行检查, 若发现i角大于10秒, 应及时进行检验校正。3.3.3布设观测路线时, 前后视距不超过40m, 前后视距差不超过1.0m, 以控制i角的误差影响, 同时提高观测时的清晰度。3.3.4观测时间及环境:不在日出前后1小时、中午时分进行观测, 更不能在大风或有雾的情况下进行观测。3.3.5为保证水准尺气泡稳定居中, 自制一些简单的水准尺辅助标杆, 以使扶尺员快速稳定地竖直标尺, 提高观测效率。

量在横轴下方。

4.4 沉降观测成果报告。

为保证结构物的安全以及地基沉降情况对已观测数据定期进行汇总分析, 形成沉降分析成果报告, 以便于指导施工。

5 结论和体会

5.1 观测数据表明, 本工程整个施工阶段基础的下沉量及回弹量的

变化与施工顺序、地基上的加载大小、施工进度、地下水位情况等密切相关。

5.2 沉降观测资料反映施工阶段的实际沉降量, 难以与设计部门提

供的理论预留沉降量相符, 其主要原因是理论计算假设条件与上述施工条件变化出入较大, 计算无法考虑施工期各种动态的影响因素。

5.3 由于累计沉降量均与初始观测值相关, 因此初始观测值的准确

性极为重要, 每个观测点的初始观测值必须采用最初连续两次观测结果的平均值。

5.4 船闸工程沉降观测工作是一项非常繁杂的工作, 技术要求高。

大跨度桥梁沉降观测探析 篇8

我国幅员辽阔, 地基结构复杂多变, 高速铁路桥涵的不均匀沉降会导致严重的后果和事故, 必须严格控制不均匀沉降。客运专线无碴轨道对路基、桥涵、隧道等线下工程的工后沉降要求严格、标准高。因此, 对桥梁进行沉降观测, 分析沉降规律和趋势, 为桥梁的养护运行提供科学的信息就尤为重要。

1 桥梁沉降的危害及沉降观测的必要性

1.1 桥梁沉降的危害

大跨度桥梁的不均匀沉降会导致严重的后果, 甚至安全事故, 主要包括:1) 造成铁路线路的平顺性差。桥梁的不均匀沉降量过大时, 会使得线路的平顺性较差, 在列车高速行驶状态下, 列车平稳、舒适、安全性指标下降严重, 产生巨大的冲击甚至会导致列车脱轨。2) 产生不均匀沉降裂缝。当桥梁不均匀沉降量过大时, 会引起桥梁受力结构发生变化, 在其薄弱部位产生沉降裂缝。这类裂缝一般宽度大, 数量少, 多为深进或贯穿性的, 其位置与沉降方向一致, 轻者需要进行构件的更换或维修, 重者甚至导致坍塌等安全事故。3) 公路桥梁的桥头跳车现象。桥台与路堤之间由于刚度的不同, 出现非均匀沉降导致车辆通过时产生颠簸, 对桥梁和道路产生的冲击荷载会加速桥台、桥头搭板、支座和伸缩缝的损害, 增加维修成本。

1.2 大跨度桥梁沉降观测的必要性

我国对于桥梁线下工程的工后沉降具有严格的要求。以铁路为例, 我国铁路建设的行业标准《客运专线铁路无碴轨道铺设条件评估技术指南》 (铁建设[2006]158号) 要求:路基、涵洞、隧道基础的工后沉降量不大于15 mm;桥墩、台工后沉降量不大于20 mm, 相邻桥墩、台沉降之差不大于5 mm;路桥、路隧等过渡段, 路基与结构物间的差异沉降不大于5 mm, 过渡段沉降造成的路基与桥梁或隧道的折角不大于1‰。

在工程中, 影响沉降的因素很多, 计算的沉降值精度受多种因素的影响, 其结果仅是一个估算值, 不足以控制其工后沉降。借助桥梁结构、工程地质等资料, 通过系统的沉降变形观测, 通过对观测数据进行分析评估, 推算出较准确的最终沉降量和工后沉降, 从而确保桥梁工程建设质量。因此, 通过系统的沉降观测来预测较准确的沉降值是非常有必要的。

2 大跨度沉降观测的要求

1) 水准基点设置要求。在大跨度桥梁的沉降观测中, 应当按照国家一等水准测量的技术要求进行, 必须独立建网观测, 水准基点从精密控制网最近的水准基点引测;在观测前, 必须对引用的水准基点进行核准。根据观测地的地质、地形等实际情况调整 (增设) 测量点, 在地形地质条件变化较大的地段, 可适当的增加观测点。沉降观测标志的设置:每个墩 (台) 都必须进行沉降观测, 在尽量靠近地面 (水面) 的位置设置观测标志;在每个墩 (台) 身上的观测点不少于4处, 可分别设在每个墩 (台) 的四角 (见图1) , 观测点高度距地面 (水面) 大约1 m。为降低观测误差水平, 观测中必须保证“五定”原则:稳定监测基准点、工作基点和沉降观测点;固定监测仪器设备;固定监测人员;固定监测路线、程序和方法等;监测环境条件基本一致。2) 监测仪器、人员。在大跨度桥梁的沉降观测中, 对仪器设备要求有:在观测中使用仪器设备的各项技术指标必须符合GB 12897-91国家一、二等水准测量规范中的相关规定;观测器件的埋设位置必须符合设计要求, 且标设准确、埋设稳定;对观测点必须采取有效的保护措施, 防止施工机械的碰撞以及人为因素的破坏, 确保观测数据的准确。观测中, 为确保监测工作的顺利进行, 观测人员必须具备相关资质, 专业结构合理, 工作经验丰富者较为适宜。3) 观测周期的确定。在桥梁的沉降观测中, 分为两个阶段:在路基填筑施工期间的观测, 主要是取得地基的沉降以及路堤坡脚边桩的水平位移数据;路基填筑施工至设计高程后的观测, 则主要是对路基面沉降、路基填筑沉降、路基基底沉降进行系统的观测取数。在观测中, 以能够全面系统综合的反映所观测的沉降变化过程, 同时不会遗漏其变化时刻为原则, 综合考虑单位时间内沉降量的大小及外界对观测的影响程度来合理确定观测周期。在特殊情况下, 如:观测地周边施工, 有地基开挖、地下水处理、基坑维护等作业情况时, 掌握沉降变化速率就比较困难, 则必须缩短观测周期, 以利于监测沉降的变化规律 (见表1) 。4) 沉降观测各项限差规定及精度要求。观测中, 水准视线长度、视距差及视线高度要求见表2。在观测中的精度要求为:在测量中, 每测站站高差中误差不大于±0.5 mm;沉降观测点相对于水准基点高差中误差不大于±1.0 mm。

3 桥梁沉降观测的方法及沉降评估

3.1 水准测量方法

1) 建立固定的观测程序。如:在铁路桥梁的建设中, 路基填筑至设计标高后, 在路基面设观测桩, 进行路基面沉降观测, 时间不少于6个月。根据观测结果, 分析评价地基的最终沉降量完成时间, 并采取技术措施进行地基处理使得其达到预定的控制要求。2) 观测方法及要求。观测方法有支路线法和附合水准路线法。在使用支路线法时, 当沉降观测点距离引测的水准基点较近, 且高差也相近的时候, 则应当尽可能的一次置镜来测得沉降观测点与水准基点之间的高差。在使用附合水准路线法时, 则附合水准路线法往返测的高差之差及附合路线闭合差均应当小于规定值。3) 沉降观测数据处理。主要包括:计算观测所获得的数据;评定观测成果的质量;根据观测获得的数据计算每期沉降量、累计沉降量等;绘制p—T—S (荷载、时间、沉降量 (见图2) ) 和U—T—S (沉降速度、时间、沉降量) 曲线图;分析和预测沉降趋势;合理评估桥梁铺筑时机及线路调整时机。

3.2 其他方法

如GPS测量方法精准度高, 但费用昂贵, 是利用GPS接收器布置于相应测点, 进行相对位移自动在线测试, 在超大型桥梁健康监测中广泛应用;连通管测量沉降方法, 是利用连通器中液体等高的原理, 进行测点的人工或自动测试, 在南京长江三桥中得到了应用。

3.3 沉降评估

桥梁基础沉降分析评估采用曲线回归法。

1) 通用一元线性回归函数模型:

其中, y为与沉降量有关的因变量;x为与时间有关的自变量;v为随机因素对y的影响的总和 (改正数) ;a, b均为系数。

2) 评估方法———曲线回归 (双曲线法) 。

双曲线方程为:

其中, St为时刻t的沉降量;Sf为最终沉降量 (t=∞) ;S0为初期沉降量 (t=0) ;a, b均为将荷载不再改变以后的实测数据经过回归求得的系数。根据采集的观测数据, 建立沉降评估数学模型, 合理评估预测沉降值 (见图3) 。根据桥梁的实际荷载情况, 并结合观测数据, 进行回归分析及合理预测, 综合确定沉降变化的趋势, 推算出工后沉降, 根据不同线路要求对应不同的标准。

4 结语

在大跨度桥梁的建设中, 沉降观测是确保桥梁质量的关键, 是降低工后沉降最重要的环节。随着我国基础设施建设向中西部的转移, 大跨度桥梁在我国得到了越来越多的应用, 随着相关工程实践经验的增加, 其沉降监测等健康监测技术将达到更高的水平。

摘要：针对大跨度桥梁沉降的危害, 提出了对沉降观测的必要性, 论述了沉降观测的要求及评估技术, 并通过对观测数据的分析, 推算出较准确的沉降量和工后沉降, 从而确保桥梁工程建设质量。

关键词：桥梁,沉降,评估,观测

参考文献

[1]涂浩, 杜海若, 修志杰.高速铁路桥梁基础工后沉降问题研究[J].铁道运营技术, 2013 (3) :45-46.

[2]邹文祥.浅谈桥梁沉降变形观测方法与数据处理[J].商品与质量:学术观察, 2013 (3) :93-95.

沉降观测 篇9

此段路基的地层岩性如下:

1) 人工填土, 杂色以素填土为主, 松散

2) 淤泥质粉质黏土, 流塑σ=80kpa

3) 粉质黏土, 软塑σ=120kpa

4) 粉质黏土, 褐黄色, 硬塑σ=220kpa

5) 粉质黏土, 褐灰色, 软塑σ=120kpa

6) 泥质砂岩, 灰褐色, 全风化σ=200kpa

7) 泥质砂岩, 褐黄色, 强风化σ=300kpa

8) 泥质砂岩, 褐黄色, 弱风化σ=500kpa

9) 粉砂岩, 棕红色, 全风化σ=200kpa

10) 粉砂岩, 棕红色, 强风化σ=300kpa

11) 粉砂岩, 棕红色, 弱风化σ=500kpa

考虑列车荷载时Kmin≥1.25, 架桥荷载条件下Kmin≥1.05。工后沉降控制标准:一般地段不应超过15mm, 桥路过渡处的工后沉降不应超过5mm。经设计单位沉降计算分析, 工后沉降不满足控制标准, 地基需加固处理。采用6~17米不等CFG桩+C30钢筋混凝土筏板 (地质情况较好处采用碎石垫层+两层土工格栅) 上处换填A, B组填料的加固处理方法, 并在加固处理后采用堆载预压土的处理方法加速固结沉降, 保证工后沉降达到控制标准。

京沪高速铁路沉降观测在进行沉降预测计算时, 共采用了八种模型:规范双曲线、修正双曲线、固结度对数配合法 (三点法) 、指数曲线法、Verhulst算法、Asaoka算法、变形过程指数法、灰色系统GM (1, 1) 模型

1 规范双曲线

1.1 规范双曲线方程

式中:St———时间t时的沉降量;

S∞———总沉降量 (t=∞) ;

S0——初期沉降量 (t=0) ;

a、b———将荷载不再变化以后的实测数据经过回归求得的系数。

1.2 计算方法

将 (1—1) 转化为:

根据间接平差的公式可知, 方程 (1—3) 的系数阵B=0St-S0ti (Sti-S0) 0;常数阵L=[ti];根据最小二乘的基本原则, 可求得参数a, b的计算公式为:

1.3 适用条件

规范双曲线是假定下沉平均速率以双曲线形式减少的经验推导法, 要求荷载开始后的沉降实测时间至少6个月以上。因此规范双曲线预测模型只适合于荷载稳定后的数据。在实际评估预测时, 软件可以自动获取荷载稳定后的数据进行计算, 这需要在原始的沉降数据中对荷载稳定后的沉降数据加以标注。

1.4 计算方法的优越性

从公式 (1—3) 中可以看出, 此方程为线性化方程, 采用最小二乘法进行计算是最优的选择, 以往的计算是将公式 (1—1) 变换为, 这样做就要删除St=S0这些观测数据, 而采用公式 (1—3) 能够将所有的观测数据充分利用, 利用更多观测信息进行预测计算。

2 修正双曲线

2.1 修正双曲线方程

t———自土方工程开工以来时间 (天) ;

St———t时刻的沉降 (mm) ;

σ———t时刻的荷载[k Pa];

σmax———设计最大荷载[k Pa];

2.2 计算方法

先根据施工方提供的预测点在观测时刻的荷载 (σ) 和设计最大荷载 (σmax) 计算出荷载系数, 再利用最小二乘法求出预测模型参数a和b。具体为:把 (1—5) 式转化为:St= (a+bt) =tiξi, 根据最小二乘法可得出系数阵:B=[SttiSt];常数阵:L=[tiξi], 则得到:

2.3 适用条件

修正双曲线法在规范双曲线法的基础上引入了荷载系数, 在假定荷载增量加载速率变化不大的情况下, 沉降变形的增量与荷载增量成正比。该方法与传统方法的最大差别在于其将填筑期观测数据纳入分析时间段内, 而传统方法一般要求利用恒载期以后的观测数据进行预测。

2.4 计算方法的优越性

除采用最小二乘计算的优越性之外, 该计算方法的最大亮点在于把荷载系数引入到了预测模型中, 根据预测模型可计算出在不同荷载下测点的预测值。但该方法需要提供测点在不同观测时期的荷载值。

3 固结度对数配合法 (三点法)

3.1 固结度对数配合法方程

式中:St———t时刻的沉降量;

Sd———瞬时沉降量;

S∞———总沉降量;

a、β———未知参数。

3.2 计算方法

本软件备用了两种算法:近似算法和严密算法。严密算法是以近似算法求得参数的值作为初值, 采用非线性最小二乘法, 通过反复迭代求出参数的值。当非线性最小二乘迭代不收敛时, 直接采用近似算法。具体介绍如下:

近似算法

首先在实测初期时间曲线 (S-t) 上任意选取三点: (t1, S1) , (t2, S2) , (t3, S3) 并使t3-t2=t2-t1, 将上述三点分别代入上式中, 联立求解得参数和总沉降量S∞以及Sd的表达式, 其中Sd的表达式中还含有a这个变量。一般在求Sd时, a可采用理论值或根据实测资料计算 (a=1.0) , 将所求得的β, S∞, Sd分别代入 (1—7) 式中便可得出任意时刻的沉降。

以下是具体求解过程:

由此解得:

其中Sd的值根据最小二乘法求得。

严密算法

序列二次规划方法SQPM (sequential Quadratic programming m e thod) 算法又称为基于二次规划的投影Lagrange方法。运筹学界认为SQPM算法是求解一般带约束非线性规划问题的最有效的方法。它是以二次规划作为子问题来逼近原带约束的非线性规划问题。通过一系列的迭代计算最终使迭代收敛到极值点的二次规划算法。同样, 二次规划问题可应用测量平差之中。具体在计算三点法时, 是将Sd、S∞、a、β都当做未知数来计算, 并对这四个参数取了相应的初始值 (dsd, da, ds∞, dβ0) 。将式 (1—7) 线性化并取至一阶项得:

根据间接平差的公式: (1—15) 式中系数阵和常数阵:

根据最小二乘准则可得:

则可计算出第次的参数值:

其中λ为迭代的步长, 通过反复迭代, 至到这四个参数的改正数的最大值小于某一个数 (<=0.005mm) 时, 退出迭代, 所求得的参数值即为所需要的值。再根据这四个参数的值来计算出理论的沉降值。但采用非线性最小二乘进行参数的解算, 必须要求在解算过程中方程收敛。如果不收敛, 将无法得出正确的参数值。针对当观测数据质量差、造成迭代法不收敛时, 本软件采用了近似算法。

3.3 适用条件

三点法预测模型可适用于工程施工的任何阶段的预测。

3.4 计算方法的优越性

传统三点法模型的计算方法适用于观测数据很少的情况。当观测数据很多时, 在具体计算参数时, 所选择计算的数据的余地比较大, 给计算者在选择数据方面带来了很大的不便, 且选择的数据不同, 将会使预测值发生很大的变化。而SQPM算法只要保证迭代初值在最优值的 (参数平差值) 邻近较宽的连续、平滑、单调。可微的区间内, 且保证合理的迭代步长, 就能保证迭代的收敛性。而且最主要的是SQPM算法, 对参数的初值的精度要求不高。经过对一些数据的试验, 三点法针对大部分数据都能达到收敛, 且沉降的曲线拟合的比较好。针对SQPM算法对一些数据不收敛的特殊情况, 在软件中我们采用常规的求解参数的方法 (将非线性方程线性化, 采用最小二乘的方法) 作为第二种备用算法。

4 指数曲线法

4.1 指数曲线法方程

式中:S∞———最终沉降;

a, b———系数求法同双曲曲线法中的a, b。

4.2 计算方法

本软件采用了两种算法:近似算法和严密算法。严密算法是以近似算法求得参数的值作为初值, 采用非线性最小二乘法, 通过反复迭代求出参数的值。当非线性最小二乘迭代不熟敛时, 直接采用近似算法。具体介绍如下:

4.2.1 近似算法

式 (1—20) 还可表示为:

式中:S0———时间t0时的沉降量;

St———时间t时的沉降量;

S∞———总沉降量;

η———待求参数。

对式 (1—21) 求导可得

将式 (1—22) 中的沉降速率用其近似值代替可得

式 (1—23) 可变为st=s∞-s= (s∞-s0) e (t0-t) /η代入式 (1—23) 得

令a=-1/η、b=s∞/η则可得

4.2.2 严密算法

采用非线性最小二乘解法, 把未知数a, b, s∞作为参数, 首先给予这三个参数赋予初值 (a0, b0, s∞0) , 迭代计算时采用最小二乘法, 每迭代一次给参数的改正数赋以很小的增量, 当两次参数的改正数很小时 (<=0.005m m) , 便退出迭代。具体的计算过程如下:

对 (1—20) 微分得:

可得最小二乘的系数阵和常数阵:

根据最小二乘法可求得第k次的参数的改正数为:

则可计算出第k+1次参数改正数的值为:

其中为迭代的步长, 通过反复迭代, 至到这三个参数的改正数的最大值小于某一个数 (<=0.005mm) 时, 退出迭代, 所求得的参数值即为所需要的值。再根据这三个参数的值来计算出理论的沉降值。但采用非线性最小二乘进行参数的解算, 必须要求在解算过程中方程收敛。如果不收敛, 将无法得出正确的参数值。针对当观测数据质量差、造成迭代法不收敛时, 本软件采用了第二种备用算法 (近似算法) 。

4.3 适用条件

指数曲线法适用于假定荷载一次施加或者突然施加的情况。

4.4 计算方法的优越性

具有非线性最小二乘计算精度的优点, 当非线性最小二乘迭代的解法不收敛时, 采用通过一系列的变化将非线性方程组转化为线性方程的第二种算法, 为求解参数提供了很大的方便。

5 Verhulst算法

5.1 Verhulst算法方程

Ve rhuls t模型的基本思想是将离散的随机数列x0 (i) 进行一次累加 (1-AGO) , 生成序列x1i) , 然后再对序列x1i) 建模计算, 得到预测值。进行1–AGO的目的是削弱原始数据中随机项的影响。

5.2 计算方法

5.3 适用条件

根据给出的verhulst模型的计算公式 (1—32) , 适用于等时距或者时间间隔相差不是很大时, 精度可以保证。但在实际应用中的沉降观测数据, 却因各种原因, 通常不是等时距的, 故无法使用式 (1—32) 进行计算。本软件在计算时, 先采用线性内插法将不等时距的沉降观测值内插为等时距的观测值。然后累加生成新的沉降数组x1i) (t=1, 2, …, n) , 根据最小二乘法, 有:

其中:

5.4 计算方法的优越性

Ve rhuls t模型只有在线性加载或近似线性加载的情况下, 沉降-时间曲线呈S形。因此若加荷过程中存在间歇施工或加荷快慢不一致的情况, 则沉降-时间曲线并不呈S形, 用灰色Verhulst模型预测可能会产生较大的偏差。所以应用灰色Verhulst模型时, 要考虑施工中的实际加载情况。

6 Asaoka算法

6.1 Asaoka算法方程

As aoka法基本思想就是利用已有的沉降观测资料求出这些未知数, 然后据此参数预估最终沉降。Asaoka算法的计算公式如下:

式中:S (ti) ———ti时刻的沉降量;

S∞———总沉降量;

S0———初始沉降量。

6.2 计算方法

本软件备用了两种算法:近似算法和严密算法。严密算法是以近似算法求得参数的值作为初值, 采用非线性最小二乘法, 通过反复迭代求出参数的值。当非线性最小二乘迭代不熟敛时, 直接采用近似算法。具体介绍如下:

6.2.1 近似算法

根据最小二乘准则, 求出参数β0和β1, 再根据公式:

其中S0取观测期次为零 (ti=0) 时的沉降量;a1根据式 (1—36) 用最小二乘法求出或取a1=1.0。

严密算法

采用非线性最小二乘解法, 把未知数S∞、S0和a1当做参数, 并给三个参数赋以初值 (S∞0S00a10) , 迭代计算时采用最小二乘法, 每迭代一次给参数的改正数赋以很小的增量, 当两次参数的改正数很小时 (不大于0.005mm) , 便退出迭代。具体的计算过程如下:

对式 (1—36) 多元函数的泰勒级数展开式展开, 并取第一项得:

可得最小二乘的系数阵和常数阵分别为:

根据最小二乘法可求得第次的参数的改正数为:

则可计算出第k+1次参数改正数的值为:

其中λ为迭代的步长, 通过反复迭代, 至到这三个参数的改正数的最大值小于某一个数 (<=0.005mm) 时, 退出迭代, 所求得的参数值即为所需要的值。再根据这三个参数的值来计算出理论的沉降值。但采用非线性最小二乘进行参数的解算, 必须要求在解算过程中方程收敛。如果不收敛, 将无法得出正确的参数值。针对当观测数据质量差、造成迭代法不收敛时, 本软件采用了第二种备用算法 (近似算法) 。

6.3 适用条件

可适用于工程施工的任何阶段的预测。

6.4 计算方法的优越性

除具有非线性最小二乘的计算精度的优点外, 当非线性最小二乘迭代的解法不收敛时, 采用第二种计算方法, 这样保证了计算的精度。

7 变形过程指数法

7.1 变形过程法方程

式中:t———时间变量 (天) ;

Sti———t时发生的沉降 (mm) ;

S∞———总沉降量 (mm) ;

Nt———t时刻作用在桩基上的累计荷载 (KN) ;

N∞———作用在桩基上的最终荷载 (KN) ;

a———拟合参数, 与土层性质、桩基布置、施工方法和工艺等有关。

7.2 计算方法

本软件备用了两种算法:近似算法和严密算法。严密算法是以近似算法求得参数的值作为初值, 采用非线性最小二乘法, 通过反复迭代求出参数的值。当非线性最小二乘迭代不熟敛时, 直接采用近似算法。具体介绍如下:

7.2.1 近似算法

a1取理论值 (a1=0.014) , S∞的值取观测期次中最后一期测点的累积沉降量。

7.2.2 严密算法

首先根据现场提供在不同时刻t的累计荷载 (Nt) 和最大荷载 (N∞) 计算出荷载比值。在荷载比值已知的情况下, 采用非线性最小二乘解法, 把未知数S∞和a1当做参数, 并给二个参数赋以初值 (S∞0, a0) , 迭代计算时采用最小二乘法, 每迭代一次给参数的改正数赋以很小的增量, 当两次参数的改正数的最大数很小时 (<=0.005mm) , 便退出迭代。具体的计算过程如下:

对式 (1—45) 式按多元函数的泰勒级数展开式并取一阶项可得:

可得最小二乘法的系数阵和常数阵为:

根据最小二乘法可求得第k次的参数的改正数为:

则可计算出第k+1次参数改正数的值为:

其中λ为迭代的步长, 通过反复迭代, 至到这两个参数的改正数的最大值小于某一个数 (<=0.005mm) 时, 退出迭代, 所求得的参数值即为所需要的值。再根据这二个参数的值来计算出理论的沉降值。但采用非线性最小二乘进行参数的解算, 必须要求在解算过程中方程收敛。如果不收敛, 将无法得出正确的参数值。针对当观测数据质量差、造成迭代法不收敛时, 本软件采用了第二种备用算法 (近似算法) 。

7.3 适用条件

可适用于工程施工的任何阶段的预测。

7.4 计算方法的优越性

除采用非线性最小二乘计算的优越性之外, 本预测模型能够自动获取不同施工阶段的荷载系数, 并纳入到沉降量的预测计算之中。

8 灰色系统GM (1, 1) 模型

8.1 灰色系统法方程

式中:———ti时刻的预测值;

a、b———不等时距灰色系统GM (1, 1) 模型的参数值;

△t0———平均时间间隔;

8.2 计算方法

根据最小二乘法来估计参数a和b, 则系数阵和常数阵分别为:

则得矩阵表达式:

式 (1—51) 的最小二乘估计为

8.3 适用条件

可适用于工程施工的任何阶段的预测。

8.4 计算方法的优越性

能够削弱原始数据中随机项的影响, 并具有线性最小二乘法的优点。

现任意取一沉降观测点0021350L2历次沉降观测的数值如表1:

此点观测期次为18期, 从09年7月15日开始, 09年10月19日结束.沉降计算从2009年07月15日开始, 堆载预压时间从2009年07月15日开始。

按变形过程指数法的近似算法中a1取理论值 (a1=0.014) , S∞的值取观测期次中最后一期测点的累积沉降量3.43, 预测100天后的沉降量则t=100。

代入公式得出自2009年10月19日后100天 (2010年1月19日) 的沉降量为S=3.94515mm, 沉降速率为0.0007m m/天。总沉降量为4.03m m, 当前的沉降量和总沉降量的比值为0.8。

根据总沉降量绘制出曲线如图1:

由图中曲线和数学原理也可得出, 沉降观测数值所对应曲线的切线, 且切线方程为y=at+b, 如切线有无限趋于水平的趋势, 则沉降应该趋于稳定。如果y在曲线区间趋于一个常数, 这个常数w就应该是总沉降量。

通过以上分析可以对在施工中进行沉降观察的工程, 有了控制计算的办法。当然施工过程的沉降观察是最关键的原始资料, 笔者从事京沪高速铁路沉降观测时发现施工人员对沉降观测的不重视导致部分测点破坏严重, 以致于无法画出正确的沉降曲线, 那就不能进行准确预测计算, 给今后的分析留下困难。所以在施工中严格按照沉降观测规范进行沉降观测, 留下第一手原始资料, 是进行准确分析和预测的关键。

参考文献

[1]张献州.沪宁城际铁路线下工程沉降变形观测与评估技术细则.2009.

[2]陆培炎.软土力学与工程.岩土力学与工程, 1992.

探讨沉降观测技术问题与应用 篇10

关键词：沉降观测,施工,施测程序

随着社会的不断进步, 物质文明的极大提高及建筑设计施工技术水平的日臻成熟完善, 同时, 也因土地资源日渐减少与人口增长之间日益突出的矛盾, 高层及超高层建 (构) 筑物越来越多。为了保证建构筑物的正常使用寿命和建 (构) 筑物的安全性, 并为以后的勘察设计施工提供可靠的资料及相应的沉降参数, 建 (构) 筑物沉降观测的必要性和重要性愈加明显。

特别在高层建筑物施工过程中应用沉降观测加强过程监控, 指导合理的施工工序, 预防在施工过程中出现不均匀沉降, 及时反馈信息为勘察设计施工部门提供详尽的一手资料, 避免因沉降原因造成建筑物主体结构的破坏或产生影响结构使用功能的裂缝, 造成巨大的经济损失。根据本人在高层建筑施工过程中沉降观测的应用, 在此对高层建筑施工过程中沉降观测工作浅谈管窥之见。

1 施工过程中必须按规范和设计要求认真操作严格把关

1.1 沉降观测点的设置要正确合理

(1) 砖墙承重的建筑物:沉降观测点一般应沿墙的长度每隔8米至10米设置一个, 并应设置在建筑物的外墙转角处、纵墙与横墙的交接处及纵墙与横墙的中央、建筑物的沉降缝两侧。当建筑物宽度大于1米时, 内墙也应在适当位置设观测点。

(2) 框架结构的建筑物:沉降观测点应设在每个桩基或部分柱基上部。

(3) 具有浮筏基础的或箱形基础的高层建筑, 观测点应沿纵、横轴和基础周边位置。

(4) 新建筑物与原有建筑物连接处的两边应设置。

(5) 烟囱、水塔、油灌等其他类似的构筑物, 应沿周边对称设置。

(6) 埋入墙体的观测点, 材料应采用直径不小于12毫米的元钢, 一般埋人深度不小于12厘米, 钢筋外端要有90°弯钩弯上, 并稍离墙体, 以便于置尺测量。

1.2 沉降观测的次数和时间要适当

对工业厂房、公共建筑和4层及以上的砖混结构住宅建筑:第一次观测在观测点安设稳固后进行。然后, 在第三层观测一次, 三层以上时各层观测一次, 竣工后观测一次。框架结构的建筑物每二层观测一次, 竣工后再观测一次。

1.3 水准点的确定要稳妥

水准点是对各观测点沉降的基准点, 一定要选定相对固定的稳定的其他建筑物、岩基等适当部位, 一般不少于2个。

1.4 观测仪器及观测方法要讲究

(1) 观测沉降的仪器应采用经计量部门检验合格的水准仪和钢水准尺进行。

(2) 观测时应固定人员, 并使用固定的测量仪器和工具。

(3) 每次观察均需采用环形闭合方法, 或往返闭合方法当场进行检查。同一观测点的两次观测之差不得大于1毫米。

1.5 沉降观测的图示与记录要精细

完成沉降观测工作, 要先绘制好沉降观测示意图并对每次沉降观测认真做好记录。

(1) 沉降观测示意图应画出建筑物的底层平面示意图, 注明观测点的位置和编号, 注明水准基点的位置、编号和标高及水准点与建筑物的距离。并在图上注明观测点所用材料、埋入墙体深度、离开墙体的距离。

(2) 沉降观测的记录应采用建设部制定的统一表格。观测的数据必须经过严格核对无误, 方可记录, 不得任意更改。当各观测点第一次观测时, 标高相同时要如实填写, 其沉降量为零。以后每次的沉降量为本次标高与前次标高之差, 累计沉降量则为各观测点本次标高与第一次标高之差。

(3) 房屋和构筑物的沉降量、沉降差、倾斜、局部倾斜应不大于地基允许变形值, 可参见设计规范具体规定。

沉降观测资料应妥善保管, 存档备查。用户或房屋开发商在建 (构) 筑物沉降尚未稳定的情况下, 应继续进行沉降观测工作, 并建立档案。如沉降量超过规范和设计要求, 则应会同有关部门进行处理。只有这样, 建 (构) 筑物的沉降观测才能起到应有的警示作用, 才能为建 (构) 筑物的结构安全提供可靠的依据。

2 具体施测程序及步骤

2.1 建立水准控制网

根据工程的特点布局、现场的环境条件制订测量施测方案, 由建设单位提供的水准控制点 (或城市精密导线点) 根据工程的测量施测方案和布网原则的要求建立水准控制网。要求:

(1) 一般高层建筑物周围要布置三个以上水准点, 水准点的间距不大于100米。

(2) 在场区内任何地方架设仪器至少后视到两个水准点, 并且场区内各水准点构成闭合图形, 以便闭合检校。

(3) 各水准点要设在建筑物开挖、地面沉降和震动区范围之外, 水准点的埋深要符合二等水准测量的要求 (大于1.5米) 根据工程特点, 建立合理的水准控制网, 与基准点联测, 平差计算出各水准点的高程。

2. 2 建立固定的观测路线

由场区水准控制网, 依据沉降观测点的埋设要求或图纸设计的沉降观测点布点图, 确定沉降观测点的位置。在控制点与沉降观测点之间建立固定的观测路线, 并在架设仪器站点与转点处作好标记桩, 保证各次观测均沿统一路线。

2.3 沉降观测

根据编制的工程施测方案及确定的观测周期, 首次观测应在观测点安稳固后及时进行。一般高层建筑物有一或数层地下结构, 首次观测应自基础开始, 在基础的纵横轴线上 (基础局边) 按设计好的位置埋设沉降观测点 (临时的) , 等临时观测点稳固好, 进行首次观测。

首次观测的沉降观测点高程值是以后各次观测用以比较的基础, 其精度要求非常高, 施测时一般用N2或N3级精密水准仪。并且要求每个观测点首次高程应在同期观测两次后决定。

随着结构每升高一层, 临时观测点移上一层并进行观测直到十0.00再按规定埋设永久观测点 (为便于观测可将永久观测点设于十500 mm) 。然后每施工一层就复测一次, 直至竣工。

2.4 将各次观测记录整理检查无误后, 进行平差计算, 求出各次每个观测点的高程值。从而确定出沉降量。

某个观测点的每周期沉降量:△c=Hh, I-Hn, I-1.N表示某个观测点, I表示观测周期数 (I=1, 2, 3……) 且H1=H0累计沉降量:△C=∑△c (n) , n表示观测点号。

2.5 统计表汇总

(1) 根据各观测周期平差计算的沉降量, 列统计表, 进行汇总。

(2) 绘制各观测点的下沉曲线

首先建立下沉曲线坐标, 横坐标为时间坐标, 纵坐标上半部为荷载值, 下半部为各沉降观测周期的沉降量。

将统计表中各观测点对应的观测周期所测得沉降量画于坐标中, 并将相应的荷载值也画于坐标中, 连线, 就得到对应于荷载值的沉降曲线。

(3) 根据沉降量统计表和沉降曲线图, 我们可以预测建筑物的沉降趋势, 将建筑物的沉降情况及时的反馈到有关主管部门, 正确地指导施工。特别座在沉陷性较大的地基上重要建筑物的不均匀沉降的观测显得更为重要。

利用沉降曲线还可计算出因地基不均匀沉降引起的建筑物倾斜度:q=│△Cm-△Cn│/Lmn, △Cm, △Cn分别为m, n点的总沉降量, Lmn为m, n点的距离。

对沉降观测的成果分析, 我们还可以找出同一地区类似结构形式建筑物影响其沉降的主要因素, 指导施工单位编好施工组织设计正确指导施工大有裨益, 同样也为勘察设计单位提供宝贵的一手资料, 设计出更完善的施工图纸。

2.6 观测中的注意事项

(1) 严格按测量规范的要求施测。

(2) 前后视观测最好用同一水平尺。

(3) 各次观测必须按照固定的观测路线进行。

(4) 观测时要避免阳光直射, 且各观测环境基本一致。

(5) 成像清晰、稳定时再读数。

(6) 随时观测, 随时检核计算, 观测时要-气阿成。

(7) 在雨季前后要联测, 检查水准点的标高是否有变动。

(8) 将各次所观测沉降情况及时反馈有关部门, 当建筑物每天 (24 h) 连续沉降量超过1 mm时应停止施工, 会同有关部门采取应急措施。

3 结语